一种低冰镍制备硫酸镍的方法与流程

本发明属于冶金，涉及一种低冰镍制备硫酸镍的方法。

背景技术：

1、近年来，新能源汽车产业在市场拉动下，出现爆发式增长。2022年1至11月，我国汽车生产与销售分别完成2462.8万辆和2430.2万辆，同比分别增长6.1％和3.3％。新能源汽车产销分别完成624.3万辆和606.7万辆，市场占有率达到25％。2022年新能源汽车市场增速，为2016年以来的新高，进一步说明了新能源汽车市场已经从政策驱动转向市场拉动。至2025年，全球新能源汽车销售将突破1000万辆，至2040年，全球新能源汽车销售量有望达到5600万辆。

2、三元动力电池将成为满足未来新能源汽车市场的主流电池，具有不可替代性。假设2025年全球新能源汽车销售量为1800万辆，按照平均每辆车80kwh进行计算，所需电量：1440gwh，按照350wh/kg进行计算，所需三元正极材料为411.42万吨，以811正极为例，需要的镍金属为199万吨，对应的硫酸镍晶体需要904.5万吨，硫酸镍未来的需求缺口巨大。

3、行业制备硫酸镍晶体的镍原料主要有高冰镍、镍中间品(mhp)，当硫酸镍晶体有升水的时候也会采用镍豆为原料来制备硫酸镍晶体。高冰镍以往主要来源于硫化镍矿，经火法冶炼后制得，随着硫化矿的日益枯竭，人们开始将目标转型氧化型的红土镍矿，mhp是利用低品位红土镍矿的hpal工艺制备。但已建成和计划建设的mhp的总产能难以支撑新能源汽车用镍需求。因此，又开发了从红土镍矿-镍铁-低冰镍-高冰镍的工艺路线。镍豆中的镍含量大于99％，mhp中镍的含量在38％左右，铁的含量低于0.5％，高冰镍的镍含量在75％，铁含量5％，低冰镍、镍铁的镍的含量在20％左右，铁在70％左右。镍豆、mhp、低冰镍都是较好制备硫酸镍晶体的原料。

4、cn102206834a公开了一种用低冰镍直接生产电解镍的方法，包括将低冰镍进行加压氧浸，将低冰镍料浆，液：固＝4:1输送至预浸工段，泵入预浸工段的低压预浸釜内反应，并快速升温1h，温度为60-150℃；经预处理后矿浆经闪蒸槽冷却后泵入常压釜调整ph，反应温度为75-95℃，ph1.0，反应3h；反应完毕加入钠离子，将预浸好的矿浆泵入氧浸釜，浸出，通入氧气2-3h，温度135-165℃，总压0.6-1mpa等。

5、cn113957264a公开了一种由低冰镍制备硫酸镍的方法，向低冰镍粉碎料中加入硫酸溶液和氧化剂进行酸浸反应，控制反应的温度，反应完成后调节ph，固液分离得到滤液和滤渣，再向滤液中通入硫化氢气体，并控制滤液的ph，固液分离得到含镍滤液和硫化铜沉淀，对含镍滤液进行萃取和反萃取镍，得到硫酸镍溶液。

6、上述方案所述低冰镍制备硫酸镍的方法中，产品纯度不高且制备过程中会产生浪费，成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低冰镍制备硫酸镍的方法，本发明使用低冰镍制备电池级硫酸镍，制备流程中可以得到硫酸亚铁晶体、电池级硫酸镍晶体和三氧化二铁三种产品，实现了低冰镍的综合利用。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供了一种低冰镍制备硫酸镍的方法，所述方法包括以下步骤：

4、(1)对低冰镍进行球磨处理后经一段浸出得到一段浸出液，经结晶处理得到硫酸亚铁；

5、(2)对步骤(1)得到的一段浸出渣进行二段浸出，反应结束后进行氧压浸出得到三氧化二铁和氧压浸出液；

6、(3)对步骤(2)得到的氧压浸出液进行中和除杂处理，对得到液体进行萃取处理得到萃余液，对所述萃余液进行结晶处理后得到硫酸镍晶体。

7、本发明使用低冰镍制备电池级硫酸镍，制备流程中可以得到硫酸亚铁晶体、电池级硫酸镍晶体和三氧化二铁三种产品，实现了低冰镍的综合利用。

8、本发明所述低冰镍中ni的质量含量为15～25％，co的质量含量为0.1～0.5％，fe的质量含量为65～75％，s的质量含量为6～10％。

9、优选地，步骤(1)所述球磨处理的水料比为(0.5～3):1，例如：0.5:1、1:1、2:1或3:1等。

10、优选地，所述球磨处理的时间为1～3h，例如：1h、1.5h、2h、2.5h或3h等。

11、优选地，所述球磨处理后进行过筛处理。

12、优选地，所述过筛处理的筛网目数为150～300目，例如：150目、180目、200目、250目或300目等。

13、优选地，步骤(1)所述一段浸出的浸出液包括硫酸。

14、优选地，所述一段浸出的固液比为1:(1～5)，例如：1:1、1:2、1:3、1:4或1:5等。

15、优选地，所述一段浸出的酸矿比为(0.5～1):1，例如：0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1或1:1等。

16、优选地，所述一段浸出的反应时间为0.5～8h，例如：0.5h、1h、2h、5h或8h等。

17、优选地，所述一段浸出的温度为60～100℃，例如：60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等。

18、优选地，步骤(2)所述二段浸出的浸出液包括硫酸。

19、优选地，所述二段浸出的固液比为1:(1～5)，例如：1:1、1:2、1:3、1:4或1:5等。

20、优选地，所述二段浸出的酸矿比为(0.5～1):1，例如：0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1或1:1等。

21、优选地，所述二段浸出的反应时间为0.5～8h，例如：0.5h、1h、2h、5h或8h等。

22、优选地，所述二段浸出的温度为60～100℃，例如：60℃、70℃、80℃、90℃或100℃等。

23、优选地，步骤(2)所述氧压浸出包括在反应容器中通入氧气。

24、优选地，所述氧压浸出的温度为180～250℃，例如：180℃、190℃、200℃、220℃或250℃等。

25、优选地，所述氧压浸出的氧气压力为总压的20～40％，例如：20％、25％、30％、35％或40％等。

26、优选地，所述氧压浸出的时间为2～10h，例如：2h、4h、6h、8h或10h等。

27、优选地，步骤(3)所述中和除杂处理的中和剂包括氢氧化钙、碳酸钙或氧化钙中的任意一种或至少两种的组合。

28、优选地，所述中和除杂处理的ph为2.5～5，例如：2.5、3、3.5、4或5等。

29、优选地，所述中和除杂处理的反应温度为40～80℃，例如：40℃、50℃、60℃、70℃或80℃等。

30、优选地，所述中和除杂处理的时间为0.5～8h，例如：0.5h、1h、2h、5h或8h等。

31、优选地，步骤(3)所述萃取处理包括皂化-萃取-洗涤-反萃-再生。

32、优选地，所述萃取的萃取剂包括p204、p507、cyanex272或cyanex 301中的任意一种或至少两种的组合。

33、优选地，所述萃取使用的稀释剂包括煤油。

34、优选地，所述萃取剂和稀释剂的质量比为(2～4):1，例如：2:1、2.5:1、3:1、3.5:1或4:1等。

35、优选地，所述反萃液包括硫酸亚溶液。

36、优选地，步骤(3)所述结晶处理包括mvr结晶。

37、作为本发明的优选方案，所述方法包括以下步骤：

38、(1)对低冰镍进行球磨处理后，使用硫酸按照固液比为1:(1～5)，酸矿比为(0.5～1):1，60～100℃下进行一段浸出0.5～8h得到一段浸出液，经真空冷却处理得到硫酸亚铁；

39、(2)对步骤(1)得到的一段浸出渣使用硫酸按照固液比为1:(1～5)，酸矿比为(0.5～1):1，60～100℃下进行二段浸出0.5～8h，反应结束后通入氧气进行氧压浸出得到三氧化二铁和氧压浸出液；

40、(3)对步骤(2)得到的氧压浸出液加入中和剂在ph为2.5～5，40～80℃下进行中和除杂处理，对得到液体进行皂化-萃取-洗涤-反萃-再生处理得到萃余液，对所述萃余液进行mvr结晶处理后得到硫酸镍晶体。

41、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

42、(1)本发明使用低冰镍制备电池级硫酸镍，制备流程中可以得到硫酸亚铁晶体、电池级硫酸镍晶体和三氧化二铁三种产品，实现了低冰镍的综合利用。

43、(2)本发明本发明所述方法硫酸镍的收率可达92.2％以上，硫酸亚铁收率可达43.6％以上，氧化铁收率可达52.1％以上，铁的总回收率可达95％以上。